一種用于堰塞體的加固結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于堰塞體的加固結構，包括：沿堰塞體的第一待加固區的表面從上至下依次設置的多層第一膠結體，相鄰的第一膠結體彼此接觸而形成所述堰塞體的第一加固體；其中，在所述第一加固體內構造有能分別與各層所述第一膠結體相連通的第一灌漿孔。該加固結構具有結構強度高、土體穩定性好、密實度高的優點以及還具有抗沖刷和抗滲透性好的優點。
【專利說明】
一種用于堰塞體的加固結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及水利工程技術領域，尤其涉及一種用于堰塞體的加固結構。【背景技術】
[0002]堰塞體是由火山熔巖流、冰磧物、地質災害或地震活動等使山體上的巖石崩塌，從而引起山崩、堵截山谷，在山谷中形成類似大壩的擋水體。然而，由于堰塞湖存在物質組分復雜、信息缺失嚴重、沉降、濕陷量大以及長期變形難以預測等問題，從而使得堰塞體容易出現沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌的問題。對于危險性大的堰塞湖，需要采用人工挖掘、爆破或攔截等方式來引流，以降低堰塞湖內的水位，避免造成大的洪災。
[0003]近年來，為了實現堰塞湖的減災興利，該領域的設計人員試圖將部分堰塞體改建為水利工程。然而，由于堰塞體多是由天然土體堆積而成，通常體積巨大、土體松散、物質組成以及物理力學特性都難以準確地確定。在人工筑壩時，常用的一些加固處理措施也都難以直接應用，因而需要一種有效的用于堰塞體的加固結構。【實用新型內容】
[0004]針對上述問題，根據本實用新型提出了一種用于堰塞體的加固結構，包括:沿堰塞體的第一待加固區的表面從上至下依次設置的多層第一膠結體，相鄰層的第一膠結體彼此接觸而形成所述堰塞體的第一加固體;其中，在所述第一加固體內構造有能分別與各所述第一膠結體相連通的第一灌漿孔。由于各第一膠結體均有比堰塞體更好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由各第一膠結體構造而成的第一加固體同樣也具有較好的結構強度、密實度和穩定性。進一步地，由于第一加固體的設置，大大地增強了堰塞體的結構強度和密實度，同時，也大大地增強了堰塞體的土體穩定性，有效地降低了該堰塞體發生沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌的機率。
[0005]在一個實施例中，所述第一膠結體包括第一子膠結體和第二子膠結體，其中，所述第一子膠結體和所述第二子膠結體相對所述第一灌漿孔的中心軸線呈對稱式設置。這樣， 不僅降低了施工難度，同時，也使得位于同一層的第一膠結體具有相同的抗剪切能力，提高同一層的第一膠結體的土體穩定性。
[0006]在一個實施例中，所述第一子膠結體和所述第二子膠結體均構造為從所述第一灌漿孔的中心軸線沿徑向向外延伸的帶狀結構。這樣，便使得該第一膠結體具有較好的土體穩定性和較好的結構強度。
[0007]在一個實施例中，下層第一子膠結體的斜面和底面均低于上層第一子膠結體的斜面和底面，并且所述下層第一子膠結體具有與所述上層第一子膠結體相接觸的重疊區。這樣，該重疊區的設置，可以較好地避免上層第一子膠結體和下層第一子膠結體的交界處出現結構強度弱、土體穩定性差以及密實度弱化的現象。
[0008]在一個實施例中，所述加固結構還包括沿所述堰塞體的第二待加固區的表面從上至下依次設置的多層第二膠結體，相鄰層的所述第二膠結體彼此接觸而形成所述堰塞體的第二加固體，其中，所述第一待加固區和所述第二待加固區呈并排式設置。
[0009]在一個實施例中，所述加固結構還包括設置在所述堰塞體內的防滲體，其中，所述防滲體位于所述第一加固體和所述第二加固體之間。
[0010]在一個實施例中，在所述第二加固體內構造有能分別與各層所述第二膠結體相連通的第二灌漿孔。
[0011]在一個實施例中，在所述堰塞體的第三待加固區的表面構造有泄水流道，在所述泄水流道的底壁上設有多個間隔開的第三加固體，在所述堰塞體的緊鄰所述泄水流道的側壁的部位設有第四加固體。
[0012]在一個實施例中，所述第一灌漿孔的底端所在的平面低于所述第一膠結體的底端所在的平面。
[0013]與現有技術相比，根據本申請，由于各層第一膠結體均有比堰塞基體更好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由各第一膠結體構造而成的第一加固體同樣也具有較好的結構強度、密實度和穩定性。進一步地，由于第一加固體的設置，大大地增強了堰塞基體的結構強度和密實度，同時，也大大地增強了堰塞基體的土體穩定性，有效地降低了該堰塞體發生沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌的機率。
[0014]本申請采用的是自上而下的自流灌漿方式，S卩，從上而下不對灌漿流體施加任何的灌漿壓力，只需在灌漿流體的自身重力作用下沿第一灌漿孔的軸向向下流動，同時沿該第一灌漿孔的徑向向外擴散，從而大大地避免了由于對灌漿流體施加的灌漿壓力過大，導致降低堰塞基體的穩定性的弊端，同時，也大大地避免了由于對灌漿流體施加的灌漿壓力過小，導致漿液的擴散范圍較小，以使得第一灌漿通孔的數量較為密集，從而大大地增大了經濟成本的弊端。
[0015]另外，本申請采用回轉式鉆機在第一膠結體上鉆取第一灌漿孔。這樣，便可避免采用沖擊式鉆機給堰塞基體的土體穩定性和結構強度帶來損壞的弊端。【附圖說明】
[0016]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。在圖中:
[0017]圖1為本申請的實施例的加固結構的整體結構示意圖。
[0018]圖2為本申請的實施例的加固結構的第一實施例的整體結構示意圖。
[0019]圖3為本申請的實施例的加固結構的第二實施例的整體結構示意圖。
[0020]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。【具體實施方式】[0021 ]下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0022]如圖1所不，圖1不意性地顯不了該加固結構200包括第一膠結體2和第一加固體3。 該第一膠結體2是在堰塞體100上完成施工的。
[0023]該堰塞體100主要是由火山熔巖流、冰磧物、地質災害或地震活動等因素使山體上的巖石崩塌下來從而堵截山谷，在山谷中形成類似大壩的擋水體。然而，堰塞體1〇〇不是固定永久不變的，該堰塞體100的結構強度也會因受到沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌等因素的影響而降低，一旦該堰塞體1〇〇被破壞，湖水便會漫溢而出，從而形成洪災。因而，為了增強該堰塞體100的結構強度，需對堰塞體100進行一定程度的加固，避免該堰塞體100發生損壞。
[0024]該第一膠結體2為多層，且分別沿堰塞體100的第一待加固區11的表面從上至下依次設置，相鄰層的第一膠結體2彼此接觸而形成堰塞體100的第一加固體3。由于各層第一膠結體2均有比堰塞體100更好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由各第一膠結體2構造而成的第一加固體3同樣也具有較好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由于第一加固體3的設置，大大地增強了堰塞體1〇〇的結構強度和密實度，同時，也大大地增強了堰塞體1〇〇的土體穩定性，有效地降低了該堰塞體100發生沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌的機率。[〇〇25]該第一灌漿孔21設置在第一加固體3內，且該第一灌漿孔21分別與各層第一膠結體2相連通。這樣，在向該第一灌漿孔21進行自流灌漿時，該自流灌漿的流體便會在自身的重力作用下沿著該第一灌漿通孔21的軸向向下運動(S卩，重力的方向)，在向下運動的同時， 也會沿該第一灌漿孔21的徑向向外滲透，以形成第一膠結體2。由此可見，該第一灌漿孔21 的開設，有助于在堰塞體100內形成多個第一膠結體2,最終由多個第一膠結體2形成第一加固體3,以增強堰塞體100的結構強度、密實度以及土體的穩定性。
[0026]在一個實施例中，相對于現有的加壓灌漿方式而言，本申請采用的是自流灌漿方式，即，不對自流灌漿的流體施加任何的灌漿壓力，只需在自流灌漿的流體的自身重力作用下沿第一灌漿孔21的軸向向下流動，同時沿該第一灌漿孔21的徑向向外擴散，從而大大地避免了由于對自流灌漿的流體施加的灌漿壓力過大，導致降低堰塞體1〇〇的穩定性的弊端， 同時，也大大地避免了由于對自流灌漿的流體施加的灌漿壓力過小，導致漿液的擴散范圍較小，以使得第一灌漿通孔21的數量較為密集，從而大大地增大了經濟成本的弊端。
[0027]如圖1、圖2和圖3所示，該第一膠結體2包括第一子膠結體22和第二子膠結體23，其中，該第一子膠結體22和第二子膠結體23相對第一灌漿孔21的中心軸線呈對稱式設置。即， 該第一子膠結體22和第二子膠結體23的結構完全相同，這樣，不僅降低了施工難度，同時， 也使得位于同一層的第一膠結體2具有相同的抗剪切能力，提高同一層的第一膠結體2的土體穩定性。
[0028]在一個實施例中，該第一子膠結體22和第二子膠結體23均構造為從第一灌漿孔21 的中心軸線沿徑向向外延伸的帶狀結構。即，第一子膠結體22和第二子膠結體23的外形大致呈直角三角形。容易理解，由該第一子膠結體22和第二子膠結體23構造而成的第一膠結體2的外形大致呈等腰三角形。這樣，便使得該第一膠結體2具有較好的土體穩定性和較好的結構強度。[〇〇29]另外，由于各第一膠結體2的外形大致呈等腰三角形，因而，由多個第一膠結體2構造而成的第一加固體3的外形大致呈松塔形。這樣，便大大地增大了該第一加固體3的結構強度和土體穩定性。
[0030]如圖1所示，下層第一子膠結體22a的斜面221a和底面221b均低于上層第一子膠結體22b的斜面222a和底面222b，并且下層第一子膠結體22a具有與上層第一子膠結體22b相接觸的重疊區4。這樣，該重疊區4的設置，可以較好地避免上層第一子膠結體22b和下層第一子膠結體22a的交界處出現結構強度弱、土體穩定性差以及密實度弱化的現象。[〇〇31]在一個實施例中，該上層第一子膠結體22b的斜面222a和下層第一子膠結體22a的斜面221a均為上端面，該上層第一子膠結體22b的底面222b和下層第一子膠結體22a的底面 221b均為下端面。
[0032]如圖2所示，該加固結構200還包括沿堰塞體100的第二待加固區13的表面從上至下依次設置的多層第二膠結體14,相鄰的第二膠結體14彼此接觸而形成堰塞體100的第二加固體5。由于該第二膠結體14和第二加固體5的結構和用途均與相應的第一膠結體2和第一加固體3的結構和用途相同，為避免贅述，此處不作詳述。
[0033]另外，該第一待加固區11和第二待加固區13呈并排式設置。[〇〇34]該加固結構200還包括設置在堰塞體100內的防滲體6,其中，該防滲體6位于第一加固體3和第二加固體5之間。這樣，由于第一加固體3和第二加固體5的設置，大大地增強了堰塞體1 〇〇的結構強度、土體穩定性、抗沖刷性以及密實度。
[0035]另外，為了增強該堰塞體100的抗滲透性，需在堰塞體100的內部設置防滲體6。容易理解，將防滲體6設置在第一加固體3和第二加固體5之間，可以避免在修建防滲體6時對堰塞體100造成損壞。
[0036]在一個實施例中，該防滲體6可為防滲墻。由此可見，該防滲體6的設置，大大地增強了堰塞體1〇〇的抗滲透能力，避免堰塞體1〇〇因被洪水沖刷嚴重而發生塌方的現象。
[0037]如圖2所示，在該第二加固體5內構造有能分別與各層第二膠結體14相連通的第二灌漿孔51。該第二灌漿孔51的構造方式和作用與上述第一灌漿孔21的構造方式和作用相同，為避免贅述，此處不作詳述。[〇〇38]如圖3所示，在堰塞體100的第三待加固區15的表面構造有泄水流道7，在泄水流道 7的底壁71上設有多個間隔開的第三加固體8,在堰塞體100的緊鄰泄水流道7的側壁72的部位設有第四加固體9。這樣，便實現了對泄水流道7的底壁71和側壁72的加固處理，通過采用自上而下自流灌漿的方式構造膠結體以形成加固體，從而大大地提高了加固體的穩定性。 進一步地，避免泄水流道7發生變形不均勻、易受高速水流沖擊和易被侵蝕的弊端。
[0039]在一個實施例中，該泄水流道7可為溢洪道或其他可供液體流過的流道。
[0040]此外，該第三加固體8和第四加固體9的結構、形狀以及作用均與第一加固體3的結構、形狀以及作用相同，為避免贅述，此處不做詳述。[0041 ]在一個實施例中，上述自流灌漿的材料可為自密實混凝土、自密實砂漿以及自密實凈漿中的一種或多種。[〇〇42]本實用新型還提供了一種加固結構200的施工方法的實施例，該方法包括:
[0043]第一注漿步驟，向堰塞體100的第一待加固區11的表面進行自流灌漿，以形成第一層第一膠結體2b。該第一層第一膠結體2b相對于堰塞體100具有較好的結構強度、土體穩定性以及密實度。
[0044]鉆孔步驟，待第一層第一膠結體2b硬化后，在第一層第一膠結體2b上鉆取第一灌漿孔21，并使得第一灌漿孔21的底端10穿過第一層第一膠結體2b的底端26。具體地，可采用回轉式鉆機在第一層第一膠結體2b上鉆取第一灌漿孔21。這樣，便可避免現有的采用沖擊式鉆機給堰塞體100的土體穩定性和結構強度帶來損壞的弊端。此外，通過將第一灌漿孔21 的底端10穿過第一層第一膠結體2b的底端26,可以使得該第一灌漿孔21伸入到堰塞體100 的對應第一層第一膠結體2b的下方，從而方便接下來的灌漿操作，以快速形成第二層第一膠結體2a(見圖1)。
[0045]另外，與沖擊式鉆機相比，采用回轉式鉆機具有鉆孔深度大、鉆孔靈活、成本低和效率高的優點。
[0046]第二注漿步驟，向第一灌漿孔21內進行自流灌漿，以形成第二層第一膠結體2a。 即，隨著自流灌漿的不斷注入，該自流灌漿會沿著第一灌漿孔21的軸向(S卩，重力方向)和徑向(即，平面內的水平方向)進行擴散以構造成上述第二層第一膠結體2a。
[0047]依次重復鉆孔步驟和第二注漿步驟，自上而下逐層進行自流灌漿，以在堰塞體100 對應第一待加固區11的內部形成多層第一膠結體2，并使得相鄰層的第一膠結體2彼此接觸而形成堰塞體100的第一加固體3。即，該第一加固體3由多層縱向相對設置且依次相連的第一層第一膠結體2b和第二層第一膠結體2a構造而成。由于各第一層第一膠結體2b和各第二層第一膠結體2a均有比堰塞體100更好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，該第一加固體3 同樣也具有較好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由于第一加固體3的設置，大大地增強了堰塞體100的結構強度和密實度，同時，也大大地增強了堰塞體100的土體穩定性，有效地降低了該堰塞體100發生沖刷、侵蝕、溶解以及崩塌的機率。
[0048]在一個實施例中，在鉆孔步驟之后且在第二注漿步驟之前，通過水槍或水栗對該第一灌漿孔21進行沖洗，以改變構成該第一灌漿孔21的孔壁(圖中未示出)的滲透系數，并根據該滲透系數來選擇相應的自流灌漿的材料。其中，沖洗時間優選為10分鐘。這樣，便可清除該第一灌漿孔21內的泥土，以使得該第一灌漿21的孔底的沉積厚度不大于20厘米，從而大大地提高了該第一層第一膠結體2b的結構強度。
[0049]該自流灌漿的材料為自密實混凝土、自密實砂漿以及自密實凈漿中的一種或多種。具體地，在對第一灌漿孔21進行高壓水沖洗后，可根據沖洗后的第一灌漿孔21的孔壁的滲透系數，來選擇合適的自流灌漿的材料。
[0050]在一個具體的實施例中，將該第一灌漿孔21的孔壁的滲透系數定義為K，當K小于1 X l(T3cm/s(厘米/秒)時，選擇常規灌漿；當K大于等于1 X l(T3cm/s(厘米/秒)且小于1 X 1(T Vm/s(厘米/秒)時，選擇自密實凈楽;進行自流灌楽；；當K大于等于1 X HrVm/s(厘米/秒)且小于1 X 10cm/s(厘米/秒)時，選擇高流態的自密實砂楽；進行自流灌楽；；當K大于等于1 X 1 Ocm/s (厘米/秒)時，選擇低流態或中流態的自密實砂漿進行自流灌漿。[0051 ]在第二注漿步驟中，通過調節自流灌漿的漿液的粘性和流動性，來控制第二層第一膠結體2a的擴散范圍。
[0052]在一個實施例中，自密實混凝土的i丹落擴展度大于550毫米。自密實砂衆分為低流態自密實砂漿、中流態自密實砂漿、和高流態自密實砂漿三種，其中，低流態自密實砂漿的坍落擴展度為250毫米至300毫米，中流態自密實砂漿的坍落擴展度為300毫米至360毫米， 高流態自密實砂漿的的坍落擴展度為大于360毫米。自密實凈漿的坍落擴展度為大于220毫米。[〇〇53]如圖1所示，該第一灌漿孔21的底端10穿過第一膠結體2的底端26。即，該第一灌漿孔21的底端10所在的平面低于第一膠結體2的底端26所在的平面。這樣，可以方便接下來的灌漿操作，以快速形成第二層第一膠結體2a(見圖1)。[〇〇54]綜上所述，由于各層第一膠結體2均有比堰塞體100更好的結構強度、密實度和穩定性。這樣，由各第一膠結體2構造而成的第一加固體3同樣也具有較好的結構強度、密實度和穩定性。進一步地，由于第一加固體3的設置，大大地增強了堰塞體100的結構強度和密實度，同時，也大大地增強了堰塞體100的土體穩定性，有效地降低了該堰塞體100發生沖刷、 侵蝕、溶解以及崩塌的機率。
[0055]本申請采用的是自上而下的自流灌漿方式，S卩，從上至下不對灌漿流體施加任何的灌漿壓力，只需在灌漿流體的自身重力作用下沿第一灌漿孔21的軸向向下流動，同時沿該第一灌漿孔21的徑向向外擴散，從而大大地避免了由于對灌漿流體施加的灌漿壓力過大，導致降低堰塞體1〇〇的穩定性的弊端，同時，也大大地避免了由于對灌漿流體施加的灌漿壓力過小，導致漿液的擴散范圍較小，以使得第一灌漿通孔21的數量較為密集，從而大大地增大了經濟成本的弊端。
[0056]另外，本申請采用回轉式鉆機在第一膠結體2上鉆取第一灌漿孔21。這樣，便可避免采用沖擊式鉆機給堰塞體1〇〇的土體穩定性和結構強度帶來損壞的弊端。[〇〇57]雖然已經參考優選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。
【主權項】
1.一種用于堰塞體的加固結構，其特征在于，包括:沿堰塞體的第一待加固區的表面從上至下依次設置的多層第一膠結體，相鄰層的第一 膠結體彼此接觸而形成所述堰塞體的第一加固體；其中，在所述第一加固體內構造有能分別與各層所述第一膠結體相連通的第一灌漿 孔。2.根據權利要求1所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，所述第一膠結體包括第 一子膠結體和第二子膠結體，其中，所述第一子膠結體和所述第二子膠結體相對所述第一灌漿孔的中心軸線呈對稱 式設置。3.根據權利要求2所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，所述第一子膠結體和所 述第二子膠結體均構造為從所述第一灌漿孔的中心軸線沿徑向向外延伸的帶狀結構。4.根據權利要求2所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，下層第一子膠結體的斜 面和底面均低于上層第一子膠結體的斜面和底面，并且所述下層第一子膠結體具有與所述 上層第一子膠結體相接觸的重疊區。5.根據權利要求1所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，所述加固結構還包括沿 所述堰塞體的第二待加固區的表面從上至下依次設置的多層第二膠結體，相鄰層的所述第 二膠結體彼此接觸而形成所述堰塞體的第二加固體，其中，所述第一待加固區和所述第二待加固區呈并排式設置。6.根據權利要求5所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，所述加固結構還包括設 置在所述堰塞體內的防滲體，其中，所述防滲體位于所述第一加固體和所述第二加固體之間。7.根據權利要求6所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，在所述第二加固體內構 造有能分別與各層所述第二膠結體相連通的第二灌漿孔。8.根據權利要求1所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，在所述堰塞體的第三待 加固區的表面構造有泄水流道，在所述泄水流道的底壁上設有多個間隔開的第三加固體， 在所述堰塞體的緊鄰所述泄水流道的側壁的部位設有第四加固體。9.根據權利要求1所述的用于堰塞體的加固結構，其特征在于，所述第一灌漿孔的底端 所在的平面低于所述第一膠結體的底端所在的平面。
【文檔編號】E02B7/06GK205591177SQ201620249381
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月29日
【發明人】金峰, 周虎, 劉寧, 安雪暉, 李順
【申請人】清華大學